DD284808A5

DD284808A5 - Verfahren zum abtoeten von keimen

Info

Publication number: DD284808A5
Application number: DD89334455A
Authority: DD
Inventors: Joachim Singer; Juergen Singer
Original assignee: Kk
Priority date: 1988-11-12
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1990-11-28
Also published as: JPH02257961A; EP0369185A3; DE3838448A1; EP0369185B1; DE58901842D1; GR3006010T3; ATE78176T1; EP0369185A2; JPH084615B2; ES2051956T3

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abtoeten von Keimen, Keimprodukten, infektioesen Partikeln und dergleichen pathogenen Erregern auf Festkoerpern sowie in Zubereitungen verschiedener Zusammensetzungen und zum Haltbarmachen dieser Zubereitungen beschrieben. Dabei werden die Festkoerper oder die Zubereitungen in einen mit Ventil versehenen Druckgasbehaelter eingebracht bzw. in diesen abgefuellt. Anschlieszend wird der Behaelterinhalt begast.{Verfahren; Abtoeten; Keime; infektioese Partikel; Festkoerper; Zubereitungen; Druckgasbehaelter; Ventil}

Description

2 8 4 8 O 13

Beschreibung

Verfahren zum Abtöten von Keimen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtöten von Keimen; Keimprodukten, infektiösen Partikeln und dergleichen pathogenen Erregern auf Festkörpern sowie in Zubereitungen verschiedener Zusammensetzungen und zum Haltbarmachen dieser Zubereitungen, insbesondere von kosmetischen und medizinischen Erzeugnissen

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Gesundheitsschädliche Keime, Keimprodukte, Pilze und dergleichen pathogene Erreger können auf kontaminierten Festkörpern sowie in chemischen Erzeugnissen, beispielsweise Kosmetika und Arzneimitteln wachsen. Die kontaminierten Produkte können dann selbst zu gesundheitsschädigenden Erzeugnissen werden. Kosmetische und medizinische Produkte sind in der Regel gute Nährböden für Bakterien, Pilze und dergleichen, so daß es ein Erfordernis ist, diese Produkte zu schützen. Cie Gefahr erhöhter Kontamination ist überall da gegeben, wo reinigende, pflegende oder konditjonierende Kosmetika, sowie als Salben, Pasten, Cremes oder Emulsionen vorliegende medizinische Erzeugnisse in Tuben, Spendern, Dosen, Flaschen und ähnlichen Verpackungen aufbewahrt und daraus übev längere Zeit in kleinen Portionen entnommen werden.

Es ist daher unbestritten, daß alle diese Erzeugnisse vor toxischen Zersetzungsprodukten geschützt werden müssen, da solche Produkte zum Teil zu erheblichen Gesundheitsschädigungen beim Verbraucher führen können.

Es ist allgemein herrschende Lehre, daß ein solcher Schutz nur durch Zugabe von chemischen Konservierungsmitteln möglich ist. Der Stand der Technik kennt eine Vielzahl chemi-

scher Produkte, die die geforderte Aufgabe erfüllen.

Es ist aber bekannt, daß Konservierungsmittel für den Verbraucher nicht unbedenklich sind, insbesondere da sie Allergien hervorrufen können. Daher sind Vorschriften für den Gebrauch von Konservierungsmitteln erlassen. Die Ausbildung allergischer Reaktionen beim Menschen durch Konservierungsstoffe hat jedoch die unterschiedlichsten Ursachen, so daß auch sorgfältige und gewissenhafte Prüfungen und Zulassungskriterien nicht eine vollkommene Unschädlichkeit eines Konservierungsmittels garantieren können. Hinzu kommt, daß die Vielfalt der Kontaminationsmöglichkeiten durch sehr unterschiedlich wirkende pathogene Erreger und Mikroorganismen auch sehr unterschiedliche Konservierungsmittel erfordern, so daß deren Vielzahl leicht unübersehbar wird.

Schließlich ist zu beachten, daß eine Vielzahl der verwendeten Konservierungsmittel nur das Keimwachstum bereits im Erzeugnis vorhandener Keime, die beispielsweise bei der Produktion und beim Abfüllen eingebracht wurden, verhindern und keine vollständige Abtötung der Keime erreichen

Ziel der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem nicht nur eine Hemmung des Keimwachstums, sondern auf einfache und wirtschaftliche Weise unter Vermeidung verbleibender toxischer Wirkungen, Keimfreiheit auf Festkörpern und in kosmetischen und medizinischen Erzeugnissen erreicht wird und diese erhalten bleibt

Darlegung des Wesens der Erfindung Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Festkörper oder die Zubereitungen in einen mit einem Ventil versehenen Druckgasbehälter einbringt bzw. in diesen abfüllt und anschließend den Behälterinhalt begast.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es wurde entgegen der bisherigen Meinung der Fachwelt gefunden, daß bei den genannten Anwendungsbereichen auf chemische Konservierungsmittel verzichtet werden kann. Anstelle der üblichen Töpfe, Tuben, Dosen und dergleichen werden die kosmetischen oder medizinischen Produkte in Druckgasbehältern mit bekannten Treibmitteln abgefüllt und diesem Produkt wird ein Gas oder ein Gasgemisch zugefügt. Es wurde überraschenderweise gefunden,' daß Proben, die bereits vor zehn Jahren angesetzt worden waren, nach der Entnahme noch einwandfrei waren und keinerlei Zersetzungserscheinungen aufwiesen. Die Zusammensetzung bestand dabei aus extremen und leicht zum Verderben neigenden Stoffen, nämlich Frischei. Es hat sich gezeigt, daß auch besonders schwer abzutötende Keime erfolgreich bekämpft werden können.

Es wurde aber auch gefunden, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Festkörper keimfrei und dabei auf einfache Weise steril gemacht werden können. Diese Erkenntnis ist insbesondere für den medizinischen Sektor von Bedeutung, da sich hier das Problem der Kontamination ärztlicher Instrumente und Geräte stellt. Von diesen wird bei jedem Gebrauch absolute Sterilität, also Freiheit von vermehrungsfähigen Keimen, Keimprodukten und infektiösen Partikeln verlangt. Die bekannten Sterilisationsmethoden zeigen nur für den thermostabilen Bereich eine ausreichende Anwendbarkeit. Dabei wird autoklavierend mit gespanntem Dampf bei 1 bar überdruck und 134° C oder trockener Hitze bei 180° C gearbeitet. Für den thermolabilen Bereich, also Ethylenoxid-, Formaldehyd- bzw. Strahlensterilisationsbehandlung, sind deutliche Einschränkungen der Anwendbarkeit wegen Materialunverträglichkeiten, aber auch insbesondere wegen der Humantoxizität der verwendeten Gase vorhanden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine einfache und problemlse Sterilisation der Festkörper möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand von Versuchen näher erläutert.

Zunächst wurde als Grundversuch mit extremen und leicht verderblichen Produkten gearbeitet.

Der Fettphaße 70° bis 80° C wurde, wie üblich, heißes Wasser zugegeben:

Gew.-% Stoff

3,0 Paraffinöl

8,0 Lanolin anhydricum

3,0 Emuigierwachs

10,0 Mandelöl süß

0,2 Vitamin-A-Palmitat

49,6 Wasser entmineralisiert, 80⁰C

In diese auf 30° bis 40° C abgekühlte Creme wurde eine auf kaltem Wpcjö hergestellte Emulsion aus

10,0 frisches Vollei

'0,0 Sonnenblumenöl

0,2 Ascorbinsäure

5,0 Natrium-Lactat 50%-ig

1,0 Parfümöl eingerührt.

Die Abfüllung erfolgte in Aerosol-Glasflaschen im Verhältnis 68 g Wirkstoff zu 7,5 g Flüssiggas als Treibmittel. Das Flüssiggas setzte sich 3 : 1 aus Difluordichlormethan : Butan zusammen.

Anschließend wurde die fertige Abfüllung Wirkstoff/Flüssiggas mit CO₂ beaufschlagt, und zwar bis 10 bar - aber auch höher. Dieser Druck baut sich, je nach Wirkstoff-Zusammensetzung stark ab, so daß die gesetzlichen Vorschriften ohne weiteres eingehalten werden können.

2 & 4 8 O 8

Diese Zusammensetzung wurde von einem neutralen Institut auf Mikroorganismen untersucht und dabei wurden folgende Ergebnisse gefunden:

Keimzahlbestimmung:

Bakterien

<10/g <10/g <10/g

Diese Ergebnisse gaben Anlaß zu weiteren intensiven Versuchen. Dabei ging es darum, festzustellen, mit welchen Kombinationen von flüssigen Gasen, nämlich Butan, Dimethylether, Propan/Butan, und CO₂, N₂, N₂O das System für die unterschiedlichsten Keime eine Wirkung zeigt.

Die Creme, mit der die Versuche durchgeführt wurden, wies folgende Bestandteile auf:

g Gew.-% Stoff

Fettphase:	Paraffinöl
2,0	EmuIg!erwachs
3,8	Lanolin anhydricum
1,0	Bienenwachs
1,0	Sonnenblumenöl
20,0
Wasserphase:	entmineralisiertes Wasser
70,2	Glycerin
2,0

100,0 %

Wie für Emulsionen üblich wurden die Fettphase und die Wasserphase auf 80° C erhitzt und dann zusammengerührt.

Nach Abkühlen auf etwa 40° C wurde die Emulsion homogenisiert.

Alle weiteren Versuchsansätze gingen von dieser Creme-Zusammensetzung aus. Zur überprüfung der Fragestellung, inwieweit durch das Verfahren eine Abtötung und nicht nur eine Konservierung der Mikro-Organismen erfolgt, wurden von der Creme jeweils 50 g in I00ml Dosen abgefüllt und diese mit den verschiedenen Keimen kontaminiert. Danach wurden die Dosen luftdicht verschlossen und geschüttelt, um eine gleichmäßige Durchmischung zu erzielen. Danach wurden den Dosen die Gase zugesetzt. Von Flüssiggasen, nämlich Butan, Dimethylether sowie gegebenenfalls Propan/Butan und Mischgas, wurde jeweils eine Menge von 3,5 g verwendet. Die anderen Gase, nämlich CO₂, N₂, N₂O, wurden mit einem Druck von 12 bar beaufschlagt. Dieser Druck baute sich bei CO₂ und N₂O nach Schütteln stark ab.

Parallel dazu wurde pures Keim-Material in einer Nährbouillon in 100 ml Dosen abgefüllt und genau wie die Cremes begast. Dabei wurden die einzelnen Keimarten miteinander gemischt.

In den folgenden Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse der ersten Untersuchung mit "Creme" und mit "Bouillon" bezeichnet worden. - Es wurde mit drei verschiedenen Keimarten gearbeitet, die nahezu überall beim Menschen selbst und in seiner Umwelt zu finden sind:

1. Staphylococus aureus:

2. Candida albicans:

3. Pseudomonas aeruginosa:

kleine runde Kugelbakterien mit hoher Resistenz gegenüber trockenem Milieu

dickwandige, grampositive, kapsellose nicht sporenbildende Hefen von ovaler bis rundlicher Form

Stäbchenbakterien mit hoher Resistenz im feuchten Milieu

Die Begasung wurde wie folgt vorgenommen:

Beaufschlagung der Dosen nur mit 10 bar Preßluft Beaufschlagung der Dosen nur mit 12 bar N₂ Beaufschlagung der Dosen nur mit 12 bar N₂O Kombination Butan + N₂ Kombination Butan +N₂O Kombination DME + N₂ Kombination DME +N₂O

Alle Ergebnisse dieser Versuche waren unbefriec gend, bzw. zeigten, daß eine Keimreduktion mit diesen Mittiin nicht erfolgreich ist.

Die Versuchergebnisse mit den wirksamen Gasen und Gasgemischen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Das Mischgas bestand aus einer Mischung von Butan und Dichlordifluormethan im Verhältnis 1 : 3 Die Zahlenwerte sind Logarithmen-Werte, d. h. 5.0 bedeutet 10 Keime pro Gramm Creme, usw.

Die Kontamination fand am 14. November 1988 mit 10 Testkeimen pro Gramm Creme bzw. 10 Testkeimen pro Milliliter Bouillon statt. Die Untersuchungen auf Mikroorganismen fanden am 19.11.1988, am 28.11.1988, am 27.12.1988 und am 27.07.1989 statt.

DME = Dimethylether

Tabelle" 1

CREME

Untersuch. /Keimart

ohne Gas

DUTAN allein + CO2

HISCIIGAS allein + COz

I) M E allein 4 CO2

19.11 Staph Pseud Cand.

.88 . aureus . aerug. albic.

5.0 5.0' 4.0

Λ A A NJ NJ NJ

<2 42 42

Λ Ν + C02

42 <2 <2 <2 <2 <2

41 <α 41

5.0

5.0 5.0

1.0

α <1 <1

28. 11

.88

.88 . aureus . aerug. albic.

Werte

unverändert

4.0

5.0 3.0

<1 .0

27.12

.88

.88 . aureus . aerug. albic.

Werte

unverändert

42.0 <2.0 <2.0

42.0 42.0 5.0 7.0 6.0 42.0

41.0 <1 .0 3.0

25.07 Staph Pseud Cand.

.89 . aureus . aerug. albic.

>5.0 >6.0 >6.0

<2 <2 42

42 4 42

42 <2 6 3.0 <L2 42

41 4.1 41

41 41 41

-

Tabelle 2

BOUILLON

Untersuch.-Datum /Keimart

ohne Gas

B U T allein

MISCIIGAS allein + CO2

D M allein +

E CO2

19.11 Staph Pseud Cand.

7.0 ) 7.0 ) 6.0 j

für alle war der qualitative Test positiv in 1ml Bouillon

2,8 . 1 1 Staph Pseud Cand.

>7.0 ) >7.0 ) >6.0 )

5.0

1.0

27.12 Staph Pseud Cand.

>8.0 ) >8.0 ) >7.0 )

>6.0

O.O

25.07 Staph Pseud Cand.

>7.0 >7.0 >7.0

5.0 5.0 7.0

41.0 <1.0 41.0

Die Tabellen zeigen, daß mit bestimmten Gas-Kombinationen eine hervorragende nicht nur bakteriostatische, sondern auch keimtötende Wirkung erzielt wird. Dies kommt insbesondere mit dem Befund der Tabelle 2 "Bouillon" zum Ausdruck, wo als besonders wirksam die Kombination DME + CO₂ dargestellt werden konnte.

In den Kontroll-Dosen ohne Begasung war trotz hoher Ausgangskeimzahl im Verlauf der Versuchsdauer von acht Monaten ein starkes Keimwachstum festzustellen. Dies beweist, daß die Ausgangscreme selbst keine keimtötende Wirkung hatte.

Die dargestellten Ergebnisse wurden durch eine weitere Versuchsreihe bestätigt, bei der bei Cremes und Bouillon eine Kontamination mit abgestuften Keim-Konzentrationen - 10 bis 10 Keime pro Gramm Creme bzw. Milliliter Bouillon durchgeführt wurde.

Die kontamination fand am 16. Januar 1989 statt, die Untersuchungen auf Mikroorganismen am 20.01.1989, 25.01.1989 und 17.07.1989. Die Tabelle 3 und die dazugehörige Abbildung geben Aufschluß über die Ergebnisse.

Tabelle 3 CREME

Untersuch.-Datum BUTAN DME

/Keimart ohne Gas allein + CO2 allein + CO2

20.01.	89	6.0	2.0	nn.	1.0	nn.
Staph.	aureus ,	7.0	1111,	nn,	nn.	nn.
Pseud.	aerug.	5.0	3.0	nn.	nn	nn.
Cand.	albic.
25.01.	89	4.0	3.0	nn.	nn.	nn.
Staph.	aureus	6.0	nn.	nn.	nn.	nn.
Pseud.	aerug.	7.0	3.0	nn.	nn.	nn.
Cand.	albic.
17.07.	89	4.0	nn.	nn.	nn.	nn.
Staph.	aureus	6.0	5.0	nn.	nn.	nn.
Pseud.	aerug.	5.0	4.0	nn.	nn.	nn.
Cand.	albic.

nn. = nicht nachweisbar

Auch hier erlauben die Ergebnisse mit Bouillon eine differenziertere Aussage. Unter Berücksichtigung der Ausgangskeimzahlen (10 bis 10 ) machen dio Tabelle 4 "Bouillon" und die dazugehörigen Abbildungen 2, 3 und 4 deutlich, daß Dimethyiether (DME) allein und als Gemisch mit CO₂ im Gegensatz zu den anderen Gasen und Gasgemischen bereits 24 Stunden nach Begasung und anhaltend über 6 Monate hinweg auch bei ei-

ner Ausgangskeim-Konzentration von 10 Keimen pro ml eine vollständige Keimabtötung bewirken.

Tabelle 4

BOUILLON

Untersuch.-Dat.	.89	Ausgangs-	ο. Gas	BUTA	N	DME	+ CO2	nn.
/Keimart	3 Keime	Keimzahl		allein +	CO2	allein		nn. nn.
20.01	2)		8.0				nn.	nn.
alle		8.0	7.0 : 6.0 5.0	3.0	4.0	nn.	Nachweisgrenze	η η .
(Abb.		7.0 6.0 5.0	4.0	: unter	der			η η.
	.89	4.0	3.0
	3 Keime	3.0					nn.
25.01	3)		9.0			nn.	η η.
alle		8.0	9.0 9.0	5.0	4.0	nn. nn.	nn .
(Abb.		7.0 6.0	9.0	5.0 3.0	3.0 3.0	nn.	nn.
		5.0	9.0	2.0	2.0	nn.	nn.
	.89	4.0	9.0	4 .0	2.0	nn.	nn.
	3 Keime	3.0		3.0	1.0
i7.07			8.0			nn.
alle	, 4)	8.0	8.0	nn.	nn.	pn.
		7.0	8.0	5.0	2.0	nn.
(Abb.		6.0	8.0	5.0	nn.	nn.
		5.0	8.0	nn.	nn.	nn.
	4.0	8.0	nn.	2.0	nn.
	3.0	nn.	nn.

nn.= nicht nachweisbar

Die Abbildungen 2, 3 und 4 verdeutlichen die Ergebnisse besonders anschaulich.

Um die Wirkung des Systems weiter zu überprüfen, wurde das Keimspektrum erweitert und einige besonders resistente Keimarten mit eingebracht.

Außer den drei obengenannten Keimen wurden noch die folgenden Arten eingesetzt:

Aspergillus niger: schwarzer Kolben-Schimmel

Hycobacterium terrae: zur Gruppe der Tuberkulose-Bakterien zugehörig mit hoher Umweltresistenz·

Bacillus subtilis: weit verbreitete Stäbchen

mit schnellem Wachstum mit der Fähigkeit zur Sporenbildung, d. h. resistente überlebensform.

Bacillus sterothermophilus: auch wegen der Fähigkeit

zur Sporenbildung extrem widerstandsfähig, dient als Testkeim für Autoklaven.

Selbst für diese teilweise sehr Vesistenten Keimarten konnte mit Dimethylether bzw. Dimethylether + CO₂ zum Teil eine vollständige Abtötung zumindest aber eine Reduktion um 5 bis 6 log-Stufen erreicht werden.

Deutlich geringere Wirkungen waren mit Butan bzw. Butan + CO₂ zu erreichen.

Die Ergebnisse zeigen deutlich, daß mit den obengenannten Verfahren die Herstellung und Erhaltung der Keimfreiheit bei kosmetischen und medizinischen Produkten ohne Zusatz chemischer Konservierungsmittel möglich ist.

In weiteren Untersuchungen wurde der Einsatz dieses Verfahrens zur Keimfreiheitmachung, d.h. zur Sterilisation von Festkörpern, insbesondere von medizinischen Instrumenten und Geräten überprüft.

Versuchsanordnung:

In einen - mit CO₂ - entlüfteten Druckbehälter wurden mit den weiter unten angegebenen Keimen kontaminierte Pinzetten und Kunststoffplättchen gegeben und die Behälter mit 3,5 Vol.-% bzw. 7!,5 Vol-% einer 0,9%-igen Kochsalzlösung aufgefüllt. Danach wurde der Behälter druckfest verschlossen und etwa

70% des Behältervolumens wurde mit den jeweiligen Flüssiggasen gefüllt.

Bei den Flüssiggasen wurden wieder folgende Kombinationen überprüft:

Butan allein bzw. mit CO₂ und DME allein bzw. mit CO₂.

Die Pinzetten und Kunststoffplättchen wurden mit den nachstehenden Keimlösungen kontaminiert.

Konzentration in g/ml

Keimart: Ausgangskeimzahl:

Staphylococcus aureus 1,0 χ 10

Candida albicans 7,; χ 10

Pseudomonas aeruginosa 1,1 χ 10

Aspergillus niger 3,0 χ 10

Bacillus subtilis 1,3 χ

E. CoIi 2,0 χ

Ergebnisse:

Bei allen untersuchten Gaskombinationen konnte für alle Keime eine Reduktion von mindestens 4 log-Stuien festgestellt werden.

Bei den Kombinationen DME + CO₂ +3,5 V-% NaCl 0,9%-ig sowie CME + 7,5 V-% NaCl 0,9%-ig konnten bereits nach 23 Stunden Einwirkzeit keinerlei Keime mehr nachgewiesen werden.

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, daß die für Cremes und Lösungfti·. nachgewiesene Abtötung von Mikroorganismen und resistenten Keimprodukten auch durch das obengenannte Verfahren bei kontaminierten Festkörpern erzielt werden kann.

Die angewandten Drucke bewegten sich zwischen 3 und 20 bar.

Claims

1. Verfahren zum Abtöten von Keimen, Keimprodukten, infektiösen Partikeln und dergleichen pathogenen Erregern auf Festkörpern sowie in Zubereitungen verschiedener Zusammensetzungen und zum Haltbarmachen dieser Zubereitungen, insbesondere von kosmetischen, medizinischen und pharmazeutischen Erzeugnissen,

dadurch gekennzeichnet, daß man die
Festkörper oder die Zubereitungen in einen mit einem Ventil
versehenen Druckgasbehälter einbringt bzw. in diesen abfüllt und anschließend den Behälterinhalt begast.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
zum Begasen Butan, Mischgas aus Butan und Dichlorfluormethan, Butan und Dimethylether, Dimethylether allein oder diese
Gase kombiniert mit Kohlendioxid verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Begasen von Zubereitungen Flüssiggase in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zubereitung zugibt. j,

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zubereitung mit einem Druck von 3 bis 20 bar beaufschlagt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den oder die Festkörper im Druckgasbehälter in Gegenwart einer Flüssigkeit mit Flüssiggas umspült und begast.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man
mit dem Gas oder Gasgemisch und mit einem Druck von 3 bis
20 bar beaufschlagt.